알루미늄 입자 연소 지배인자의 민감도 해석

Parametric Studies on the Sensitivity of Single Isolated Aluminum Particle Combustion Modeling

마이크로 크기의 단일 알루미늄 해석을 위한 간단한 모델을 작성하고, 현상의 주요 파라메터를 도출하는 연구를 수행하였다. 금속 입자의 연소는 점화와 준정상상태의 연소 단계로 구성하였고, 각 단계는 액적 연소의 경우와 유사하게 보존 및 이송 방정식들을 사용하여 모사되었다. 모델은 기존의 실험 데이터와의 엄격한 비교를 통해 신뢰성을 검증하였고, 이 과정에서 현상의 주요 변수를 도출하여 그 영향을 평가하였다. 주요 변수로는 초기 입자크기, 산화 피막 두께, 대류 열전달의 유무, 외기온도, 압력 등이 선정되었고, 간단한 열역학적 모델임에도 불구하고 정량적으로 실험 데이터와 유사하게 각각의 파라메터의 영향을 평가할 수 있음을 확인하였다.

A simplified analytical modeling for micro-sized single metal particle combustion in air was conducted in the present study. The metal particle combustion consists of two distinct reaction regimes, ignition and quasi-steady burning, and the thermo-fluidic phenomena in each stage are formulated by virtue of the conservation and transport equations. Reliability of the model is shown by rigorous validation of the method with emphasis laid on the characterizing the commanding parameters. Effects of Initial particle size, initial oxide film thickness, convection, ambient pressure and temperature are examined and addressed with validation.